Меню

Влияние давления на коллекторские свойства горных пород

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД

В условиях залегания в пласте коллекторские свойства пород вследствие их сжимаемости отличаются от свойств на поверхности.

Упругое изменение пористости пород с изменением эффективного напряжения s можно вычислить по формуле

, 16

где m пористость при начальном эффективном напряжении s; bп — коэффициент сжимаемости пор.

По результатам исследований, при давлениях около 15 МПа пористость песчаников уменьшается на 20%, а плотных аргиллитов — примерно на 6%.

Значительно более подвержена изменению проницаемость горных пород. Если считать, что коэффициент пористости изменяется лишь вследствие уменьшения в увеличения объема пор породы, зависимость упругих изменений проницаемости для плотных пород от давления можно выразить соотношением

, 17

где ; a-коэффициент, характеризующий структуру поровых каналов.

Для сцементированных песчаников a находится в интервале -1,25+ -1,8.

По результатам исследований, коэффициент, проницаемости при упругом деформировании, например песчано-глинистых пород, залегающих на глубине 1300-2000м может уменьшаться по сравнению с данными, полученными при атмосферных условиях, на 10—40%.

Как уже упоминалось, деформации горных пород могут сопровождаться пластическими явлениями. При этом порода при снятии с нее напряжений не восстанавливает свою геометрию, изменяются вследствие остаточных деформаций пористость и проницаемость.

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

В нефтепромысловом деле для решения ряда геологических и технических задач (изучение тепловых свойств пород, слагающих разрез скважин; выявление в разрезе скважинин продуктивных горизонтов; определение технического состояния скважин и обсадных колонн и др.) широко применяют термические исследования скважин. Особенно необходимо знать тепловые свойства пород при осуществлении различных методов теплового воздействия на пласт (введение в пласт горячет горячей воды или других теплоносителей для увеличения количества извлекаемой нефти; обработка забоев и стволов скважин горячими агентами для удаления парафина и др.).

Тепловые свойства горных пород характеризуются удельной теплоемкостью с, коэффициентом теплопроводности l, или удельного теплового сопротивления å1/l, и коэффициентом температуропроводности а.

Удельная (массовая) теплоемкость с пород характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагрева единицы массы породы на 1 о ,

Коэффициент теплопроводности l пород характеризует количество теплоты dQ,переносимой в породе через единицу площади S в единицу времени при градиенте температуры DТ/Dх, равном единице,

. 18

Коэффициент температуропроводности ахарактеризует скорость прогрева пород, т.е. скорость распространения в них изотермических границ. При нагреве породы расширяются. Способность пород к расширению характеризуется коэффициентами линейного aL и объемного aV теплового расширения:

Читайте также:  Какое давление должно быть в шинах бмв х5 е70

; , 19

где Lи V начальные длина и объем образца породы; dLи dV — приращение длины и объема образца при повышении температуры на dT.

Удельная теплоемкость горных пород возрастает с уменьшением их плотности в пределах 0,4-2 кДж/(кг • К). По результатам многочисленных измерений значение сгорных пород, слагающих продуктивные пласты нефтяных месторождений, во многих случаях находится в пределах 0,63-1,0 кДж/(кг • К). Объемная теплоемкость породе сr обычно находится в пределах 1,5 . 10£ сr £3 . 10 3 кДж/(м 3. К).

Теплоемкость пород зависит от их минерального состава и не зависит от строения, структуры и дисперсного состояния минералов.

С увеличением влажности и температуры теплоемкость пород возрастает.

Теплопроводность и температуропроводность горных пород по сравнению с металлами очень низки — (0,1-7) Вт/(м • К). Поэтому для прогрева на 60-70 К nopoд призабойных зон скважин даже на небольшую глубину (2-3 м) необходимо выдерживать нагревательные приборы, применяемые для этой цели, в течение нескольких десятков часов.

Из основных минералов, слагающих нефтегазоносные пласты, наибольшей теплопроводностью обладает кварц (l= 7-12 Вт/(м • К)). Вдоль напластования пород теплопроводность выше, чем поперек напластования, на 10-50%.

Теплопроводность горных пород, заполненных нефтью и водой, значительно повышается за счет конвективного переноса тепла жидкой средой. По этой причину для усиления прогрева пород пласта и увеличения глубины прогрева забой скважины в то же время подвергается ультразвуковой обработке, в результате чего ускоряется процесс передачи тепла за счет конвекции, возникающей вследствие упругих колебаний среды.

Коэффициент линейного расширения aL пород уменьшается с ростом плотности минералов. Значительными коэффициентами линейного расширения обладают кварц и каменная соль.

Крупнозернистые породы расширяются при нагреве при одинаковых условиях больше, чем мелкозернистые.

Зависимость коэффициента температуропроводности от других термический свойств пород определяется соотношением

, 20

где а коэффициент температуропроводности, м 2 /с; l коэффициент теплопро-водности, Вт/(м • К); с — удельная теплоемкость, Дж/(кг К); r — плотность породы, кг/м 3 .

Температуропроводность горных пород повышается с уменьшением пористости и с увеличением влажности. В нефтенасыщенных породах она ниже, чем в водо-насыщенных, так как теплопроводность нефти меньше, чем воды. Температуропроводность пород почти не зависит от минерализации пластовых вод. Вдоль пластования температуропроводность пород выше, чем поперек напластования.

Читайте также:  Как лечить низкое давление в домашних условиях народными средствами

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-11; Нарушение авторского права страницы

Источник

Влияние давления на коллекторские свойства пород

Вследствие сжимаемости пород коллекторские их свойства зависят от давления. Эти зависимости при упругой деформации описываются различными эмпирическими формулами:

1. В первом приближении (при изменении эффективного напряжения от (s-р) до (s-р)1:

где m(sh) и m(sh)1 – коэффициенты пористости пласта при значениях эффективных напряжений соответственно (s-р) и (s-р)1 ; bП коэффициент сжимаемости пор.

Установлено, что пористость песчаников уменьшается на 20 % при давлениях около 15 МПа, а плотных аргиллитов – на 6%.

2. в ряде случаев изменение пористости при изменении эффективного напряжения описывается экспоненциальной зависимостью:

где m – пористость при начальном эффективном напряжении s., m – пористость при эффективном напряжении s.

Проницаемость горных пород k в значительной степени зависит от давления, что описывается соотношением:

Здесь a — коэффициент, характеризующий структуру поровых каналов. Для сцементированных песчаников a»-(1,25 – 1,8).

По результатам измерений коэффициент пористости k песчано-глинистых пород на глубине 1300 – 2000 м уменьшается на 10 – 40 % по сравнению с коэффициентом проницаемости при атмосферном давлении.

В глубоко залегающих нефтяных и газовых пластах могут происходить необратимые неупругие (пластические) деформации вследствие роста эффективного давления (s-р) при уменьшении пластового давления Р в процессе эксплуатации месторождения.

Это существенно сказывается на процессах фильтрации жидкости и учитывается в теории упругопластического режима пласта.

Источник

Влияние давления на коллекторские свойства пород.

Вследствие сжимаемости пород коллекторские их свойства зависят от давления. Эти зависимости при упругой деформации описываются различными эмпирическими формулами:

В первом приближении (при изменении эффективного напряжения от (-р) до (-р)1:

Установлено, что пористость песчаников уменьшается на 20 % при давлениях около 15 МПа, а плотных аргиллитов – на 6%.

в ряде случаев изменение пористости при изменении эффективного напряжения описывается экспоненциальной зависимостью:

где m – пористость при начальном эффективном напряжении ., m – пористость при эффективном напряжении .

Читайте также:  Может ли имбирь с лимоном повысить давление

Проницаемость горных пород k в значительной степени зависит от давления, что описывается соотношением:

Здесь  — коэффициент, характеризующий структуру поровых каналов. Для сцементированных песчаников -(1,25 – 1,8).

По результатам измерений коэффициент пористости k песчано-глинистых пород на глубине 1300 – 2000 м уменьшается на 10 – 40 % по сравнению с коэффициентом проницаемости при атмосферном давлении.

В глубоко залегающих нефтяных и газовых пластах могут происходить необратимые неупругие (пластические) деформации вследствие роста эффективного давления (-р) при уменьшении пластового давления Р в процессе эксплуатации месторождения.

Это существенно сказывается на процессах фильтрации жидкости и учитывается в теории упругопластического режима пласта.

Упругие колебания в породах. Акустические свойства пород.

В тектонических операциях, связанных с разработкой нефтяных месторождений, широко используется возбуждение в пласте упругих колебаний и упругих волн. Таким образом, например, добиваются повышения дебитов добычных и поглотительной способности нагнетательных скважин (путем обработки призабойной зоны пласта скважинными гидравлическими и акустическими вибраторами, что способствует возникновению новых и раскрытию имевшихся в породе трещин, увеличивает производительность прискважинной части пласта для жидкости и газов).

Установлено также, что при одновременном акустическом воздействии интенсифицируются другие типы воздействия на пласт:

тепловая обработка электронагревателями для удаления из пор парафина и смол;

тепловая обработка при нагнетании жидких теплоносителей;

химическая обработка при нагнетании разного рода растворителей.

Упругие волны представляют собой процесс распространения в породах упругих деформаций ее частиц с переменным знаком. В промысловой практике используют упругие волны различных частот f:

f

Где  — плотность породы, Е — модуль Юнга,  — коэффициент Пуассона , G-модуль сдвига.

Как видно из выше приведенных формул, скорость распространения упругих волн в горных породах зависит от их упругих свойств и плотности и практически не зависит от частоты колебаний (что позволяет использовать для исследований любые частоты колебаний).

Отношение скоростей продольных и поперечных волн является только функцией коэффициента Пуассона ;

Как известно, коэффициент Пуассона горных пород изменяется примерно в интервале 00,5. Для кристаллических изверченных и метаморфических пород 0,10,45, что дает 1,53,3 (наиболее вероятно 1,71,9).

В осадочных породах диапазон изменения VP/VS увеличивается:

Источник

Adblock
detector